基于虚拟观测值的X射线单脉冲星星光组合导航

传统的X射线脉冲星导航系统需要同时观测3~4颗脉冲星,有效载荷的质量和功耗极大。因此,单探测器脉冲星导航技术是实现航天器利用X射线脉冲星导航的关键举措。针对单探测器脉冲星导航的可观测性弱和精度低等问题提出了基于虚拟观测值的X射线单脉冲星与星光集中式组合滤波的高精度导航方法,即在X射线脉冲星的长周期内增加与星光同时刻观测的虚拟观测值,以实现高精度的集中式组合滤波算法。同时提出了利用神经网络预测虚拟观测值方法,并与利用动力学递推的方法进行比较,精度可以达到10-7量级。仿真结果表明,该方法可大大提高单探测器的导航的可靠性,补偿由于探测器误差造成的导航误差,导航位置误差为259.79 m,同时有效地减小了导航系统的重量,为X射线脉冲星导航的工程实现提供了参考依据。      

一种X射线脉冲星导航的多普勒频移估计方法

为了探索脉冲星Doppler导航在近地轨道的应用,建立了近地轨道Doppler频移估计的数学模型,引入RANSAC算法和航天器速度先验信息,改进了时域χ2统计的计算精度和搜索效率,使用RXTE卫星的Crab脉冲星实测数据进行方法校验,最后讨论了影响速度测量的主要误差。结果表明：提出的方法能够有效地跟踪航天器速度变化,对于轨道高度为570km的RXTE卫星,沿脉冲星视线方向的速度估计误差为±110m/s,加速度估计误差为±0.5m/s 2。     

脉冲星候选样本分类方法综述

脉冲星搜索是射电天文学中的重要前沿领域。随着现代搜索设备性能的不断提升,可以接收到更弱的信号,如何从海量信号中准确地识别出脉冲星疑似信号成为一个挑战。介绍了国内外关于脉冲星候选样本分类方法的发展历史和发展状态,归纳总结了发展过程中各个阶段的处理方法:人工识别方法和机器学习方法;最后对未来的发展趋势进行了分析。     

Nitric oxide density enhancements due to solar flares

A differential emission measure technique is used to determine flare spectra using solar observations from the soft X-ray instruments aboard the Thermosphere Ionosphere Mesosphere Energetics Dynamics and Solar Radiation and Climate Experiment satellites. We examine the effect of the solar flare soft X-ray energy input on the nitric oxide (NO) density in the lower thermosphere. The retrieved spectrum of the 28 October 2003 X18 flare is input to a photochemical thermospheric NO model to calculate the predicted flare NO enhancements. Model results are compared to Student Nitric Oxide Explorer Ultraviolet Spectrometer observations of this flare. We present results of this comparison and show that the model and data are in agreement. In addition, the NO density enhancements due to several flares are studied. We present results that show large solar flares can deposit the same amount of 0.1–2 and 0.1–7 nm energy to the thermosphere during a relatively short time as the Sun normally deposits in one day. The NO column density nearly doubles when the daily integrated energy above 5 J m⁻² is doubled.     

An icy mineralogy package (IMP) for in-situ studies of Titan’s surface

We describe the scientific case for and preliminary design of an instrument whose primary goal is to determine the chemistry (element abundance) and mineralogy (compound identity and abundance) of Titan’s surface using a combination of energy dispersive X-ray fluorescence spectroscopy (EDXRF) and X-ray diffraction (XRD). XRD is capable of identifying any crystalline substance present on Titan’s surface at relative abundances greater than ∼1 wt%, allowing unambiguous identification of, for example, structure I and II clathrates (even in the presence of ice), and various organic solids, which may include C₂H₂, C₂H₄, C₄H₂, HCN, CH₃CN, HC₃N, and C₄N₂). The XRF component of the instrument will obtain elemental abundances for 16 < Z < 60 with minimum detection limits better than 10 ppm (including detection of atmospheric noble gas isotopes), and may achieve detection limits of 0.01–1% for lighter elements down to Z = 6 (carbon). The instrument is well suited to integration with other analytical tools as part of a light-weight surface chemistry and mineralogy package. Although considerably less sensitive to elemental abundance than GC–MS (10⁻² vs. 10⁻⁸) it is likely to be significantly lighter (<0.5 kg vs. 10 kg).     

X射线脉冲星导航在行星际轨道上的应用

X射线脉冲星导航技术被认为是新一代导航技术,非常适合于行星际探测.深入分析了利用搜索空间方法求解飞行器真实位置和估计位置相位差的脉冲整周期模糊数,解决了相位导航方法存在的周期模糊数问题.利用轨道动力学模型估计飞行器的位置,并以真实位置和估计位置上的脉冲相位之差作为反馈进行偏差校正.仿真表明,X射线脉冲星导航方法在行星际轨道上是可行和高效的.     

基于FPGA+DSP的X射线脉冲星导航原理样机的设计与实现

为了验证X射线脉冲星导航算法在星载计算机环境下的实时性和适用性,设计了基于FPGA+DSP架构的X射线脉冲星导航原理样机,导航原理样机中的FPGA用于系统的逻辑控制以及光子数据的存储;DSP则用于将接收到的光子数据进行转换、脉冲折叠、脉冲数据互相关处理、数据插值以及最小二乘滤波等算法。最后搭建了X射线脉冲星导航地面半物理仿真系统,系统以光子到达时间残差作为观测量,结合卫星轨道动力学模型,基于滤波算法实现航天器的导航定位。仿真结果表明,导航位置误差优于10 km,速度误差优于1 km/s。     

一种新的太阳质子事件警报方法的探讨

本文分析了第21太阳活动周后半期的太阳质子耀斑硬X射线辐射资料, 发现它们的峰值流量、积分流量、上升沿斜率、X光子的最高能量和持续时间等物理参数之间有着不同于非质子耀斑的相关性。据此, 本文采用模糊聚类分析法, 对21太阳活动周期间(1980.2—1986.2)的质子事件进行预报试验。其报准率为88.5%, 虚报率为53.1%, 漏报率为11.5%。本文提供了基于X射线辐射特征的太阳质子事件警报的新途径和方法。      

电子加速器在大型工业CT中的应用研究

以大型工业CT 检测系统中的电子加速器 X 射线源为研究对象,分析了驻波电子加速器在大型工业 CT 应用中遇到的能量选择、张角的大小、能量空间分布问题;并从理论上分析研究了高能 X 射线在探测器之间的相互窜扰的影响,给出了高能 X 射线窜扰的校正方法。